将C ++ 11 std :: string :: operator []返回以null结尾的缓冲区

Question

我有一个std::string类的对象，我需要传递给C函数，通过迭代它并搜索空终止符号来操作char*缓冲区。

所以，我有这样的事情：

// C function
void foo(char* buf);

// C++ code
std::string str("str");
foo(&str[0]);

假设我们使用C ++ 11，因此我们保证std::string表示将具有连续存储的字符。

但我想知道是否有任何保证&str[0]将指向以\\0结尾的缓冲区？ 是的，有c_str成员函数，但我在谈论operator[] 。

有人可以引用标准吗？

Answer 1

在实践中，是的。 std::string实现正好是符合标准的，不会在缓冲区的末尾存储NUL字符。

所以，如果你不想知道这个想法，你就完成了。

但是，如果您想知道该标准是否为abtruse：

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在C ++ 14中，是的。 明确要求[]返回一组连续的元素， [size()]必须返回一个NUL字符，而const方法可能不会修改状态。 因此*((&str[0])+size())必须与str[size()] ，并且str[size()]必须是NUL，因此游戏结束。

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在C ++ 11中，几乎可以肯定。 有一些规则， const方法可能无法修改状态。 可以保证data()和c_str()返回一个以空值终止的缓冲区，该缓冲区在每个点都与[]一致。

对C ++ 11标准进行复杂的阅读会说明在调用data()或c_str() ， [size()]不会在缓冲区的末尾返回NUL终止符，而是返回static const CharT单独存储，缓冲区具有NUL应该是的单位化（甚至是陷阱值）。 由于要求const方法不能修改状态，我认为这种读数是不正确的。

这要求&str[str.size()]在.data()调用之间发生变化，这是一个const调用中string状态的可观察变化，我认为这是非法的。

绕过标准的另一种方法可能是不初始化str[str.size()]直到您通过调用.data() .c_str()或实际将str.size()传递给operator[]来合法访问它。 由于除了标准中的那些元素之外没有定义的方法来访问该元素，因此您可以扩展并说NUL的延迟初始化是合法的。

我对此提出质疑，因为.data()的定义暗示[]的返回值是连续的，因此&[0]与.data()和.data()+.size()地址相同保证指向NUL CharT所以必须(&[0])+.size() ，并且没有非const方法调用std::string的状态可能不会在调用之间改变。

但是，如果编译器可以看到并且看到你永远不会调用.data()或.c_str() ，那么如果可以证明你从未调用它们，那么连续性的要求是否成立呢？

在这一点上，我举起手来射击敌对的编译器。

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这个标准非常被动地表达出来。 因此，可能有一种方法可以使符合std::string符合这些规则。 并且由于保证越来越接近明确要求那里的NUL终结符，因此新编译器出现的使用C ++的折磨读取声称符合标准的可能性很低。

Answer 2

根据标准，是的。 可以使用string::data或string::c_str访问底层char容器，标准上说：

21.4.7.1 basic_string访问器[string.accessors]
const charT* c_str() const noexcept;
const charT* data() const noexcept;

1 返回：指针p ，使得p + i == &operator[](i)为[0,size()]每个i 。
2 复杂性：恒定时间。
3 要求：程序不得更改存储在字符数组中的任何值。

并且为了证明它是空终止的，看一下operator[]定义（强调我的）：

21.4.5 basic_string元素访问[string.access]
const_reference operator[](size_type pos) const;
reference operator[](size_type pos);

1 要求： pos <= size().
2如果pos < size()则返回： *(begin() + pos) pos < size() 。 否则，返回对charT类型的对象的引用，其值为charT() ，其中修改对象会导致未定义的行为。
3 投掷 ：没什么。
4 复杂性 ：恒定时间。

因此operator[size()]返回charT() ，因为std::string是std::basic_string<char> ， charT()是'\\0' 。

这意味着，在您的情况下， *(&str[0] + str.size()) == '\\0'应根据标准始终为true 。

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请注意，修改operator[size()]是UB。